Le modèle standard de la cosmologie suggère qu’un halo de particules de matière noire entoure la plupart des galaxies. Cependant, ce halo de matière noire est invisible, mais sa masse exerce une forte attraction gravitationnelle sur les galaxies voisines.
Une nouvelle étude du Université de Bonn (Allemagne) et le Université de Saint Andrews (Écosse) conteste cette vision de l’Univers. Les résultats suggèrent que les galaxies naines du deuxième amas de galaxies le plus proche de la Terre, connu sous le nom d’amas Fornax, sont exemptes de tels halos de matière noire.
Les scientifiques, en particulier, ont introduit une manière innovante de tester le modèle standard en fonction de la quantité galaxies naines sont perturbés par les marées gravitationnelles des galaxies plus grandes voisines.
Elena Asencio, titulaire d'un doctorat. étudiant à l'Université de Bonn et auteur principal de l'histoire, a déclaré : « Les marées surviennent lorsque la gravité d’un corps tire différemment sur différentes parties d’un autre corps. Celles-ci sont similaires aux marées sur Terre, qui surviennent parce que la Lune tire plus fortement sur le côté de la Terre qui lui fait face.
Pavel Kroupa, professeur à l'Université de Bonn et à l'Université Charles de Prague, a déclaré : « L’amas Fornax possède une riche population de galaxies naines. Des observations récentes montrent que certaines de ces naines semblent déformées, comme si l’environnement du cluster les avait perturbées.
« De telles perturbations chez les naines Fornax ne sont pas attendues selon le modèle standard. En effet, selon le modèle standard, la matière noire les halos de ces nains devraient les protéger en partie des marées soulevées par l’amas.
Sur la base des caractéristiques internes et de la distance par rapport au centre de l'amas gravitationnellement fort, les auteurs ont calculé le niveau attendu de perturbation des naines. Les galaxies de grande mais faible masse stellaire et les galaxies autour du noyau de l'amas sont plus susceptibles d'être perturbées ou détruites. Ils ont comparé les résultats avec le niveau de perturbation qu’ils avaient remarqué dans les images collectées par le télescope d’enquête VLT de l’Observatoire européen austral.
Elena Asencio dit : « La comparaison a montré que si l'on veut expliquer les observations dans le modèle standard. Les nains Fornax devraient déjà être détruits par la gravité depuis le centre de l’amas, même si les marées qu’ils soulèvent sur un nain sont soixante-quatre fois plus faibles que l’autogravité du nain.
"Non seulement cela est contre-intuitif, mais cela contredit également des études antérieures, qui ont montré que la force externe nécessaire pour perturber une galaxie naine est à peu près la même que l'auto-gravité de la naine."
Sur cette base, les scientifiques ont conclu qu'il est impossible d'expliquer les morphologies observées des nains Fornax de manière cohérente dans le cadre du modèle standard.
Ils ont répété l'analyse en utilisant la dynamique milgromienne (MOND). Au lieu de supposer des halos de matière noire entourant les galaxies, la théorie MOND propose une correction de la dynamique newtonienne par laquelle la gravité subit une augmentation dans le régime de faibles accélérations.
Le Dr Indranil Banik de l'Université de St Andrews a déclaré : « Nous n’étions pas sûrs que les galaxies naines seraient capables de survivre à l’environnement extrême d’un amas de galaxies dans MOND, en raison de l’absence de halos protecteurs de matière noire dans ce modèle. Mais nos résultats montrent un accord remarquable entre les observations et les attentes de MOND concernant le niveau de perturbation des naines Fornax.
Aku Venhola de l'Université d'Oulu (Finlande) et Steffen Mieske de l'Observatoire européen austral ont déclaré : "Il est passionnant de voir que les données que nous avons obtenues avec le télescope d'enquête VLT ont permis un test aussi approfondi des modèles cosmologiques."
Pavel Kroupa, membre des domaines de recherche transdisciplinaires, modélisation et matière à l'Université de Bonn, a déclaré : "Ce n'est pas la première fois qu'une étude teste l'effet de la matière noire sur la dynamique et évolution des galaxies ont conclu que les observations sont mieux expliquées lorsqu'elles ne sont pas entourées de matière noire. Le nombre de publications montrant des incompatibilités entre les observations et le paradigme de la matière noire ne cesse d'augmenter chaque année. Il est temps de commencer à investir davantage de ressources dans des théories plus prometteuses.
Dr Hongsheng Zhao de l'Université de St Andrews ajouté que leur « Les résultats ont des implications majeures pour la physique fondamentale. Nous nous attendons à trouver davantage de naines perturbées dans d’autres amas, une prédiction que d’autres équipes devraient vérifier. »
Journal de référence:
- Elena Asencio, Indranil Banik et al. La distribution et la morphologie des galaxies naines de l'amas Fornax suggèrent qu'elles manquent de matière noire. Avis mensuels de la Royal Astronomical Society, Volume 515, Numéro 2, septembre 2022. DOI : 10.1093/mnras/stac1765
